Olbaltumvielu atklāšana var izraisīt jaunu dzirdes traucējumu ārstēšanu
Jauns ģenētiskais pētījums ar pelēm ir identificējis divus proteīnus, kas palīdz organizēt matu šūnu attīstību, kas uztver skaņas viļņus iekšējā ausī.
Pētnieki Džona Hopkinsa medicīnas skolā Baltimorā, MD, uzskata, ka viņu atklājumi varētu būt atslēga dzirdes zuduma novēršanai, kas rodas no bojātām matu šūnām.
Nesenais žurnāla darbs eLife sniedz pilnīgu pārskatu par izmeklēšanu.
"Mūsu jomas zinātnieki," saka Angelika Doetzlhofere, Ph.D., Džona Hopkinsa neirozinātņu asociētā profesore, "jau sen ir meklējuši molekulāros signālus, kas izraisa matu šūnu veidošanos, kas uztver un pārraida skaņu."
"Šīs matu šūnas ir galvenais dzirdes zuduma spēlētājs, un, uzzinot vairāk par to attīstību, mēs varēsim noskaidrot veidus, kā aizstāt bojātās matu šūnas," viņa piebilst.
Zīdītājiem dzirdes spēja balstās uz divu veidu šūnām, kas nosaka skaņu: iekšējās un ārējās matu šūnas.
Abi matu šūnu veidi atrodas auss gliemežvāka iekšpusē, spirāles formas dobumā iekšējā ausī. Matu šūnas veido atšķirīgu zīmējumu, kurā ietilpst trīs ārējo šūnu rindas un viena iekšējo šūnu rinda.
Šūnas izjūt skaņas viļņus, pārvietojoties pa čaulai līdzīgo struktūru un nododot informāciju smadzenēm.
Matu šūnu attīstība un zaudēšana
Problēmas ar matu šūnām un nerviem, kas tās savieno ar smadzenēm, ir atbildīgas par vairāk nekā 90% dzirdes zudumu.
Lielākajai daļai zīdītāju un putnu ir iespēja automātiski aizstāt zaudētās vai bojātās matu šūnas, bet cilvēkiem tas nenotiek. Kad zaudēsim matu šūnas, šķiet, ka dzirdes zudums ir neatgriezenisks.
Matu šūnu ražošana gliemežnīcā embriju attīstības laikā ir ļoti organizēts un sarežģīts process, kas ietver precīzu laiku un atrašanās vietu.
Process sākas, kad nenobriedušas šūnas pie ārējās gliemežnīcas pārveidojas par pilnībā izveidotām matu šūnām.
No ārējās gliemežnīcas sakārtota transformācija pēc tam notiek kā vilnis gar spirāles iekšējo oderi, līdz tā sasniedz iekšējo reģionu.
Lai gan zinātnieki daudz ir atklājuši par matu šūnu veidošanos, molekulārie signāli, kas kontrolē “precīzo šūnu veidojumu”, joprojām ir neskaidri.
Kā signāli liek pareizajai procesa daļai notikt īstajā laikā, lai “veicinātu dzirdes maņu diferenciāciju un norādītu tās pakāpes modeli?”
Signālproteīni un gradienti
Lai mēģinātu atbildēt uz jautājumu, Doclhofere un viņas kolēģi pētīja kohleāro attīstību peles embrijos. Viņi pētīja signālproteīnus, kuriem ir nozīme matu šūnu veidošanā auss gliemežnīcā.
Divi no olbaltumvielām, kuras pētnieki pētīja, piesaistīja viņu uzmanību: Activin A un follistatin.
Viņi redzēja, kā mainījās abu olbaltumvielu līmenis prekursoru šūnu pārveidošanās laikā par nobriedušām matu šūnām gar gliemeža spirāles iekšpusi.
Olbaltumvielu līmenis, šķiet, mainījās atkarībā no attīstības modeļa laika un atrašanās vietas.
Aktivīna A līmenis bija mazs gliemežvāka ārējā daļā, kad nenobriedušas šūnas sāka attīstīties matu šūnās, un augsts spirāles iekšējā daļā, kur nenobriedušas šūnas vēl nebija sākušas pārveidoties.
Autori atsaucas uz tik augstu vai zemu olbaltumvielu līmeņa izmaiņām kā signāla gradienti.
"Signalizācijas gradientiem ir būtiska loma augšanas un diferenciācijas kontrolē embrija attīstības laikā," viņi atzīmē.
Abi proteīni “darbojas pretēji”
Kamēr Activin A signalizācijas gradients gāja vienā virzienā, virzoties uz viļņu, kas gāja uz iekšu, folistatīna signāla gradients gāja uz otru pusi, tāpat kā vilnis, kas virzījās uz āru.
"Dabā mēs zinājām, ka Activin A un folistatīns darbojas pretēji šūnu regulēšanas veidiem," skaidro Doetzlhofers.
Šie atklājumi, šķiet, liek domāt, ka abi proteīni kontrolē precīzu un delikātu matu šūnu attīstību gar kohleāro spirāli, līdzsvarojot viens otru.
Turpmāka izpēte, izmantojot gan normālas, gan ģenētiski modificētas peles, apstiprināja šo jēdzienu.
Aktivīna A palielināšanās parasto pelīšu gliemežos padarīja matu šūnas nobriest pārāk ātri.
Un otrādi, matu šūnas veidojās pārāk vēlu ģenētiski modificētām pelēm, kas vai nu ražoja pārāk daudz folistatīna, vai arī vispār neradīja Activin A. Rezultāts bija nesakārtots matu šūnu modelis kohleārās spirāles iekšpusē.
"Aktivīna A un folistatīna darbība attīstības laikā ir tik precīzi noteikta, ka jebkādi traucējumi var negatīvi ietekmēt gliemežnīcas organizāciju."
Andželika Declhofere, Ph.D.
Doetzlhofers ierosina, ka atklājumi varētu novest pie jaunām ārstēšanas metodēm, lai atjaunotu dzirdi, kas kļūst traucēta matu šūnu zaudēšanas dēļ.
